科學(xué)家受人體骨骼啟發(fā) 研發(fā)出更堅(jiān)固的3D打印材料

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康奈爾大學(xué)、普渡大學(xué)和凱斯西儲(chǔ)大學(xué)的科學(xué)家們創(chuàng)造了一種新的3D打印材料，其設(shè)計(jì)靈感來(lái)自人體骨骼。研究小組說(shuō)，骨骼和3D打印建筑有一些共同點(diǎn)。它們的內(nèi)部都有柱和梁，并且決定了它們的使用壽命。

研究小組表示，模擬人體骨骼如何處理一生的磨損，他們可以拿出3D打印的輕質(zhì)材料。這種材料的使用壽命足夠長(zhǎng)，可以在建筑物，飛機(jī)和其他結(jié)構(gòu)中更實(shí)際地使用。研究小組發(fā)現(xiàn)，通過(guò)模擬人體骨骼相關(guān)機(jī)制，人造材料的使用壽命可能會(huì)延長(zhǎng)100倍。

科學(xué)家表示，骨頭是一棟建筑，它的柱子承載著大部分的負(fù)載，并使用梁將這些柱子連接起來(lái)。骨的耐用性來(lái)自稱(chēng)為小梁的海綿狀結(jié)構(gòu)。這是相互連接的垂直板狀支撐桿和水平桿狀支撐桿的網(wǎng)絡(luò)，它們充當(dāng)圓柱和梁。小梁越密集，日常活動(dòng)中骨骼的彈性就越大。

研究小組發(fā)現(xiàn)，在骨骼中，看似微不足道的水平支柱增加了骨骼的疲勞壽命。研究小組確定，水平支柱在人體骨骼中的作用可能比之前想象的更為重要，因此他們?cè)O(shè)計(jì)了具有類(lèi)似于小梁結(jié)構(gòu)的3D打印聚合物，可以使3D打印建筑更加堅(jiān)固。測(cè)試顯示，對(duì)這種3D打印聚合物施加荷載，證實(shí)了水平支柱越厚，聚合物承受荷載的時(shí)間越長(zhǎng)。更厚的支柱并沒(méi)有顯著增加聚合物的質(zhì)量，這使研究小組相信，這種設(shè)計(jì)將有助于制造更輕、更具彈性的材料。